多點信息采集系統的分析與設計①

摘 要：為了提高企業員工的心理素質，設計一套能及時、準確了解企業員工心理狀況的信息采集系統就顯得極為重要。本文的系統設計包括兩方面：硬件設計主要采用8位單片機MC9S08GT60、nRF24L01芯片和RS-232串口；軟件設計主要采用Codewarrior6.2。然后對此系統進行測試，測試結果顯示，該系統基本滿足了系統設計的預期要求，具有一定的推廣作用。

關鍵詞：系統設計 MC9S08GT60 nRF24L01 系統測試

中圖分類號：TN92文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2012）09（a）-0025-01

現代社會快節奏的生活，使得人們承受的壓力越來越大，企業內的員工的受壓情況問題也日益突出。心理素質是員工素質的核心構成之一，企業管理人員能準確、及時地了解員工的心理狀況是有效、合理地管理員工的途徑。因此，在企業內部建立心理測試系統就顯得極為重要。筆者在本文中設計的多點信息采集系統，通過使用無線設備傳輸數據，有效地減少了使用電纜產生的諸多不便，同時也可以讓多人同時進行心理測試。

1 系統設計

系統硬件的設計理念是做到性價比高。筆者在設計時考慮到此系統主要應用于室內環境，無需穿墻，因此采用成本和功耗低的無線模塊。單片機MC9S08GT60和nRF24L01芯片正好符合筆者的設計要求，實現了低功耗、低成本的設計理念。

1.1 系統硬件設計

硬件的設計從以下幾方面展開：一是電源設計。由于采用的兩種芯片的工作電壓都是3.3V，因此可以使用2節1.5V的干電池作為供電電源，如果要使用交流電供電的話，只需采用變壓器即可；二是鍵盤設計。員工的心理測試數據需要通過鍵盤來輸入，但當數據由多人同時鍵入時，可能會發生沖突，為了解決這一問題。系統數據的錄入可以通過鍵盤掃描的方式；三是通信接口的設計。本系統采用RS-232C通信方式。但隨之產生的問題是，RS-232C的電平使用的是負邏輯，而單片機使用的是CMOS電平，因此兩者之間需要轉化電壓信號，筆者使用MAX3232芯片來實現兩者之間的轉換；四是電路設計。MC9S08GT60單片機只需設計一定的電路就可控制nRF24L01。芯片nRF24L01被廣泛應用于短距離的無線傳輸網絡，特別是在低電耗狀態中長時間工作運行。nRF24L01自帶內置穩壓器，它只需一些必要的外圍元件就能實現無線傳輸，此外它還可以有效防止跳頻現象。它所具有的網絡協議是實現芯片超低功耗運行的關鍵，因為網絡協議可以精簡指令，只需滿足數據的傳輸要求即可。五是無線模塊設計。系統的無線通信效果良好與否受到PCB的影響。如果PCB設計的不合理，將直接導致系統的性能達不到設計要求。因此合理的設計就顯得極為重要，它能有效提高系統的抗干擾能力。筆者在設計時基于以下考慮：①模擬信號和數字信號不通它的抗干擾能力不強，特別是電源的噪聲。因此在設計時電源的布線應采用星型拓撲結構。②電路的設計要有一個接地層，接地層的接地點之間要分開，使它們之間不會發生耦合現象。③PCB上的布線應盡可能的縮短線的長度，因為導線也會導致干擾源的出現。同時，各模塊之間應分開布置，以免互擾。

1.2 系統軟件設計

系統軟件設計筆者采用Codewarrior 6.2，這是一款運用于嵌入式應用開發的專業軟件工具。這款軟件包括如IDE、調試器、匯編語言程序等一系列工具用于構建平臺。Codewarrior6.2軟件尤其適用于Freescale8位單片機的模塊軟件開發。由該軟件開發出的程序是基于C語言編程的，軟件的調試還可以以在線和線下兩種形式進行。Codewarrior6.2軟件主要是針對兩個模塊進行設計，即單片機和nRF24L01軟件。

2 系統測試

系統設計完成后的第一步就是要進行系統的軟、硬件測試。測試即是為了檢驗系統的整體性能，也為了檢驗系統有無設計缺陷。系統測試主要是對誤碼率、傳輸速率等進行測試。每一種性能的測試都會運用不同的方式，如測試誤碼率時主要采用的方式是點對點，測試傳輸性能則采用二對一的方式。筆者主要從以下四個方面對系統進行測試：第一，誤碼率測試。這一測試項目在實驗室內進行，主要對比發送的數據與接收到的數據之間的誤差率。經過測試發現，系統使用了CRC碼校驗，因此，在模塊的收發數據中只可能出現兩種情況：一是沒收到數據；二是收到正確數據。第二，傳輸范圍測試。此測試項目主要是針對傳輸的有效距離的測試。第一次測試在相距20米的長度進行測試，如果數據傳輸暢通無誤，則再增加距離，直到收不到數據為止。第三，速率測試。通常實際的傳輸速率并不能達到理論傳輸速率。通過將一定大小的數據連續發送，測量其接受到的時間，從而計算出其傳輸速率。如果速率沒有達到設計的要求，可以嘗試采用更高速的處理器，則速率會有一定的提高。第四，抗干擾測試。系統設備周圍通常都會有一些干擾源，如電子產品或電器，它們都會對無線通信產生一定的干擾。可以通過使用和模塊工作頻率相同的設備做干擾源來測試抗干擾能力。由于系統設計使用了跳頻技術，測試結果符合工作要求。

3 結語

本文探討了使用無線通信與心理測試系統相結合的方式來克服電纜通信的系統。通過綜合測試結果顯示，該系統基本滿足了系統設計的預期要求，具有一定的推廣作用。但還需要進一步的優化和改善，使其更符合實際工作的需要。比如此模塊沒有USB通信接口，因此，筆者將繼續設計以USB為接口的系統，這樣不僅可以提高系統使用的便利度，還可以提高與計算機的傳輸速率。

參考文獻

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